Den gibberellinsyra är ett växthormon endogent av alla kärlväxter (ovan). Det ansvarar för att reglera tillväxten och utvecklingen av alla grönsaksorgan.
Gibberellinsyra, som tillhör gruppen av växthormoner som kallas "gibberellins". Det var den andra kemiska föreningen klassificerad som ett växthormon (tillväxtfrämjande ämne) och tillsammans är gibberelliner en av de mest studerade fytohormonerna inom området för växtfysiologi.
Gibberellinsyra kemisk struktur (Källa: skapad av Minutemen med BKchem 0.12 via Wikimedia Commons)
Gibberellins (eller gibberellinsyror) isolerades först 1926 av den japanska forskaren Eiichi Kurosawa från Gibberella fujikuroi-svampen. G. fujikuroi är den patogen som ansvarar för sjukdomen "dum växt", vilket orsakar överdriven stamförlängning hos risplantor.
Det var dock inte förrän i början av 1950-talet som den kemiska strukturen för gibberellinsyra klargjordes. Strax efteråt identifierades många föreningar med en liknande struktur och uppgav att de var endogena produkter av växtorganismer.
Gibberellinsyra har flera effekter på växternas metabolism, ett exempel är förlängningen av stjälkarna, utvecklingen av blomningen och aktiveringen av näringsimplementeringssvar i frön.
För närvarande har mer än 136 "gibberellinliknande" föreningar klassificerats, antingen endogena i växter, härrörande från exogena mikroorganismer, eller syntetiskt framställda i ett laboratorium.
egenskaper
I nästan alla läroböcker förkortas gibberellinsyra eller gibberellin till bokstäverna GA, A3 eller Gas och termerna "gibberellic acid" och "gibberellin" används ofta utan åtskillnad.
Gibberellinsyra, i dess GA1-form, har molekylformeln C19H22O6 och är universellt distribuerad i alla organismer i växtriket. Denna form av hormonet är aktivt i alla växter och deltar i regleringen av tillväxt.
Kemiskt sett har gibberellinsyror en ryggrad som består av 19 till 20 kolatomer. De är föreningar som består av en familj av tetracykliska diterpen-syror och ringen som utgör den centrala strukturen i denna förening är ent -giberelane.
Gibberellinsyra syntetiseras i många olika delar av växten. Det har emellertid detekterats att de i fröets embryo och i de meristematiska vävnaderna produceras i mycket större mängd än i andra organ.
Mer än 100 av föreningarna klassificerade som gibberelliner har inte effekter som fytohormoner i sig, men är biosyntetiska föregångare för de aktiva föreningarna. Andra är å andra sidan sekundära metaboliter som inaktiveras av någon cellulär metabolisk väg.
Ett vanligt kännetecken för hormonellt aktiva gibberellsyror är närvaron av en hydroxylgrupp vid deras kolatom i position 3P, förutom en karboxylgrupp vid kol 6 och en y-lakton mellan kolatomer 4 och 10.
Syntes
Gibberellinsyrasyntesvägen delar många steg med syntesen av de andra terpenoidföreningarna i växter, och steg har till och med funnits delas med terpenoidproduktionsvägen hos djur.
Växtceller har två olika metabola vägar för att initiera gibberellinbiosyntes: mevalonatvägen (i cytosol) och metylerytritolfosfatvägen (i plastiderna).
I de första stegen på båda vägarna syntetiseras geranylgeranyl pyrofosfat, vilket fungerar som ett föregångsskelett för framställning av gibberellin diterpenes.
Den väg som mest bidrar till bildandet av gibberelliner förekommer i plastider via metylerytritolfosfatvägen. Bidraget från den cytosoliska vägen för mevalonat är inte lika betydande som för plastiderna.
Vad sägs om geranylgeranyl pyrofosfat?
I syntesen av gibberellinsyra, från geranylgeranyl pyrofosfat, deltar tre olika typer av enzymer: terpensyntaser (cyklaser), cytokrom P450 monooxygenaser och 2-oxoglutarat-beroende dioxygenaser.
Cytokrom P450 monooxygenaser är bland de viktigaste under syntesprocessen.
Enzymerna ent-kopalyldifosfatsyntas och ent-kurensyntas katalyserar omvandlingen av metylerytritolfosfat till ent-kuren. Slutligen oxiderar cytokrom P450 monooxygenas i plastider ent-kouren och omvandlar det till gibberellin.
Den metaboliska vägen för gibberellinsyntes i högre växter är mycket bevarad, men den efterföljande metabolismen av dessa föreningar varierar mycket mellan olika arter och även mellan vävnaderna i samma växt.
Funktioner
Gibberellinsyra är involverad i flera fysiologiska processer i växter, särskilt i tillväxtaspekter.
Vissa gentekniska experiment baserade på utformningen av genetiska mutanter i vilka generna som kodar för gibberellinsyra "raderas" har gjort det möjligt att fastställa att frånvaron av denna fytohormon resulterar i dvärgplanter, halva storleken på normala växter.
Effekt av frånvaron av gibberellinsyra i kornväxter (Källa: CSIRO via Wikimedia Commons)
På samma sätt visar experiment av samma natur att mutanter för gibberellinsyra uppvisar förseningar i vegetativ och reproduktiv utveckling (blommautveckling). Även om skälet inte har fastställts med säkerhet har en lägre mängd totala budbärar-RNA observerats i vävnaderna hos mutanta växter.
Gibberellinerna deltar också i den fotoperiodiska kontrollen av förlängningen av stjälkarna, vilket har visats med exogen applicering av gibberelliner och induktion av fotoperioder.
Eftersom gibberellin är relaterat till aktiveringen av mobilisering och nedbrytning av reservämnena i frön, är en av de mest citerade funktionerna i bibliografin dess deltagande i att främja grodd av frön från många växtarter .
Gibberellinsyra är också involverad i andra funktioner såsom cellcykelförkortning, töjbarhet, flexibilitet och infogning av mikrotubuli i cellväggen i växtceller.
Tillämpningar i branschen
Gibberellins utnyttjas i stor utsträckning inom industrin, särskilt när det gäller agronomi.
Dess exogena tillämpning är en vanlig praxis för att uppnå bättre utbyten av olika grödor av kommersiellt intresse. Det är särskilt användbart för växter med stora mängder bladverk och är känt för att bidra till förbättring av näringsupptag och assimilering.
referenser
- Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, & Murphy, A. (2015). Växtfysiologi och utveckling.
- Pessarakli, M. (2014). Handbok för växt- och grödfysiologi. CRC Press.
- Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2000). Grunder för växtfysiologi (Nr 581.1). McGraw-Hill Interamericana.
- Buchanan, BB, Gruissem, W., & Jones, RL (Eds.). (2015). Växters biokemi och molekylärbiologi. John Wiley & Sons.
- Lemon, J., Clarke, G., & Wallace, A. (2017). Är gibberellinsyraapplikation ett användbart verktyg för att öka havreproduktionen? I »Att göra mer med mindre», Proceedings of the 18th Australian Agronomy Conference 2017, Ballarat, Victoria, Australia 24-28 september 2017 (s. 1-4). Australian Society of Agronomy Inc.
- BRIAN, PW (1958). Gibberellinsyra: Ett nytt växthormon som styr tillväxt och blomning. Journal of the Royal Society of Arts, 106 (5022), 425-441.